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1 小型月着陸実証機 SLIM( スリム ) とは? 日本初の月面着陸を目指します ~ 降りやすいところに降りる から 降りたいところに降りる 時代へ ~ SLIM の目的とは? 1 月面の狙った場所へのピンポ イント着陸技術の実証 2 軽量な探査機システムを実 現することで 月惑星探査の 高頻度化に貢献 SLIM 着陸機 どうして月に着陸する? 惑星の誕生と進化の解明のため 特定場所に降りて特定の地形や 岩石を直接調べてほしいといった 科学者からの要望が増えています 100m これらの要望に応える技術が ピン ポイント着陸技術 100m 月の地表面 科学者からの要望の例 フレッシュ ( 周囲が白っぽい ) で 理学的に興味がある深さまで抉られたクレータ 探査すべきエリア (2 つの岩層からはがれた岩が落ちている ) 岩層境界 着陸候補エリア ( 案 ) 着陸候補エリア 崖面 崖面 探査候補の岩石 100m 北 数メートル規模の大きな岩 ( ローバ走行に障害となる可能性 ) 谷底 100m クレータふちの地質調査 崖に挟まれた谷底の地質調査

2 SLIM が目指す ピンポイント着陸 SLIM のピンポイント着陸 SLIM はクレータから自己位置を推 月 定する技術 精密誘導技術 障害物 回避技術などを駆使しながら目標地 点へとピンポイントに着陸します こういった背景から SLIM の S には 地球 地球離脱 ~ 月着陸までの軌道例 スマート ( 頭のよい 高性能 ) の意味が込められています 動力降下フェーズ コースティング コースティング 垂直降下フェーズ 目的 1 狙った場所へ降りる 月面へ降下中に撮った画像から 画像照合 画像照合 画像照合画像照合 障害物回避 クレータを抽出 月面地図のデータベースとリアルタイムに 照合し 精密な自己位置を把握 これによりピンポイント着陸を 実現します クレータ抽出 クレータマッチング 目的 2 軽量バッテリ セラミックスラスタ 着陸衝撃吸収機構 薄膜太陽電池シート より小さく より軽く ポーラス金属を使用した軽量着陸衝撃吸収機構 軽量なSUSラミネートタイプのリチウムイオン電池や薄膜太陽電池シートを使用 高性能セラミックスラスタを採用し 必要推薬量を低減

3 SLIM着陸機図解 熱制御系 ロケット 結合リング 電源系 推薬タンク 小型化のために薄膜電池 シート SUSラミネートリチウ ムイオン電池を使います 月 周回軌道などの日陰時にも 十分な電力を供給できます 温度変化に弱いタンクとバッテリ を熱的に結合し温度を制御します 補助スラスタ 航法カメラ 航法カメラで撮像した月面画像 から 画像照合航法によりク レータを認識することで自分の 位置を精密に推定します 推進スラスタの推力誤差を含め た各種誤差があっても ピンポ イント着陸性能が劣化しない着 陸誘導制御システムを開発して います 着陸衝撃吸収材 着陸レーダ メインスラスタ 探査機から月面にマイクロ波のパル スを送出し 直下ピームのパルス往 復時間で高度を 斜めビームのドップ ラ周波数で速度を測定します セラミックスラスタの高性能化 信頼性向上を図っています ポーラス金属を利用することで より軽量で確実な衝撃吸収を目 指しています JAXAと大学との連携 JAXAと様々な大学との 連携による最先端技術が SLIMに使われます 名古屋大学 明治大学 電気通信大学 横浜国立大学 静岡大学 九州大学 総合研究 大学院大学 首都大学東京

4 誘導制御則とは? なぜ誘導制御は必要か? 衛星の道を作る 宇宙は真っ暗で周りに目印がありません 誘導制御とは衛星 図 の道を作るということです 必要な燃料を見積もる 燃料は少なすぎても多すぎてもいけません 事前に必要な燃料を計算することは大切なことです Ⅰ: 動力降下フェーズ ブレーキ + 目標上空までの誘導 多項式誘導則 ( 青線 ) 限られた情報から 消費燃料の少ない軌道が得られます コースティング ( 赤線 ) 搭載されたカメラを使って位置を確認し 修正を行います Ⅱ: 垂直降下フェーズ 障害物の回避 + 軟着陸 月着陸の最終段階です 衛星の姿勢を傾けることで横移動ができます 月面の大きな岩や山などの障害物を回避しながら 目標着陸点へ接近していきます

5 三角形とその周りのクレータ を使った自己位置推定方法 撮影画像 マップ? 目的 照合 探査機は自己位置を推定中も移動? を続けているので, 短時間で完了 させる必要があります.? どうするの? 探査機は月周回衛星 かぐや の月面を撮影した画像から作ったマップを持ちます. 探査機は月面を撮影し, その撮影画像がマップ上のどこの地点であるかで推定します. どう解決するの? 撮影画像とマップで相似な三角形を見つけ, その周りのクレータとの関係 ( 方向と距離 ) を比べます. 三角形を使うことで, 探査機の高度や姿勢の傾きがあっても正確 (3pixel 以内 ) に自己位置推定ができます. マップ ( 一部 ) 撮影画像 マップと画像両方で検出されたクレータマップで検出されたが画像で未検出のクレータマップで未検出だが画像で検出されたクレータ

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7 安全な着陸地点を決める 安全な着陸地点とは 障害物 ( 岩石やクレーター ) 急な坂など 平らでない場所に着陸すると 転倒 破損などの危険があります そこで 平らで障害物のない場所を着陸機にとって安全としています 障害物の見分け方 障害物を見つける 岩 太陽光が当たると障害物のある 場所には影ができます この影 を利用し 障害物を見つけます 平らな場所を見つける 平らな場所の見分け方 平面 急な傾斜に面が太陽側を向いて いる坂は日当たりがよいために 明るく 反対を向く坂は暗く見え ます この明るさの濃淡を利用し て 平らな場所を見つけます 実際に検出してみる 左図は 月面を上から撮影した画像で 画像から安全性の高い着陸領域の検出を行った結果です 白く塗りつぶされている領域が 着陸に適していると判断された領域です 安全な領域 ( 白塗り ) 着陸点 ( 印 )

8 SLIMの姿勢を大きく変化 させてピンポイント着陸する 現在 SLIMの着陸手法として 二段階着陸方式 が検討され ています この方式は 1)まず主脚が月面に接地します その 後 2-a~c)で 補助脚が接地し 大きく姿勢を変化させながら着 陸します 着陸シミュレーション SLIMが実際に着陸するときの レゴリス 月の砂 と脚の接 触や衝撃吸収材 衝撃を吸収す るもの 脚の本数 たわみ 月 面の傾きを考えて 二段階着陸 方式のSLIMが月面で どのよ うな動きをするかを調べていま す 1/3スケール模型での実験 月の重力は 地球の1/6倍です 地上で月面の環境を再現する ために SLIMの大きさの1/3倍 の模型を用いて着陸落下実験 を行っています 模型の挙動は モーションキャプチャを用いて 計測しています

9 SLIMの超軽量!! 電源系 宇宙機の電源系 宇宙機の各機器に電気を供給する大事な役割を担っています 日照時(太陽光あり は太陽電池 日陰時(太陽光なし は日照時に充 電しておいた二次電池から電力を供給します これらの機器は地上でも使われていますが 宇宙機では耐宇宙環境 性を満たしつつ より軽く より小さいことが求められています SLIMの太陽電池 ソーラーアレイシート ①発電効率が高く 薄い 薄膜3接合太陽電池セル ②土台としてフィルムを使用 上記より とっても軽い太陽電池を 実現し 曲げることも可能です SLIMの構体の片側 太陽光入射面 にソーラーアレイシートを搭載します ソーラーアレイシート SLIMの二次電池 SUSラミネートリウムイオン電池 二次電池セルモジュール リチウムイオン電池のケースとして 軽くて丈夫なSUS(ステンレス鋼) ラミネートを使用しているため 小型で軽量な二次電池です 世界で初めて宇宙機に搭載します 電池セル2個をCFRP(炭素繊維強化 プラスチック)の軽くて丈夫な板で抑 えることで 組電池状態でも 小型軽量化も目指しています

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